Anlise De Uma Viga Solicitada Estaticamente
Mtodo dos Elementos Finitos Introduo ao ANSYS
Lus Mesquita 02 de Maio de 2002
Introduo ao ANSYS
Mecnica dos Materiais II
O objectivo deste documento, o de analisar uma viga solicitada,
com o carregamento presente na figura, pelo Mtodo dos Elementos
Finitos, atravs do uso do programa Ansys, pretendendo-se que, de
uma forma simples, se familiarize com os comandos e interface do
programa.
Exemplo:
E=210GPa=0,3
IPE 220
LM
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Como entrar no programa: 1- No Menu Iniciar Progamas Ansys,
seleccionar a opo -Interactive. B A
A-
Seleccionar o directrio de
trabalho pretendido(MMII). BAtribuir um nome ao
ficheiro(viga).
Fase de Pr - Processamento Nesta fase dever ser efectuada toda a
descrio do problema em anlise, fazendo parte desta a seleco do tipo
de anlise a efectuar, elemento finito a usar, material, geometria,
gerao da malha de elementos finitos, aplicao das cargas e apoios.
1. Structural. 2. fazendo OK. Fechar a janela No Main Menu,
clicar
em Preferences e seleccionar
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Introduo ao ANSYS Elemento Finito:
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A escolha do elemento finito depende, entre outras variveis, do
tipo de estrutura que se pretende analisar (vigas, barras, placas,
cascas, etc.), da anlise e do domnio ( 2D ou 3D), do material
(isotrpico, ortotrpico ou anisotrpico), etc.. Para o caso em
anlise, efectuar os seguintes passos; 1. No Main Menu,
seleccionar
Preprocessor, de onde surge uma nova lista de comandos. 2.
seguido adicionar Seleccionar de um Element fazer Type, Para
Add.
Add/Edit/Delete. elemento
Seleccionar o elemento BEAM3 (2D elastic 3) , clicar em OK,
depois em Close.
Seco recta da viga: 1. seleccionar No Real Preprocessor,
Constants,
Add/Edit/Delete, Add. 2. Definir a seco recta do
perfil da viga para o elemento BEAM3. Atravs da consulta da
tabela 2, obter os valores da rea da de seco inrcia transversal,
seco. 3. Fechar as janelas fazendo OK, Close. momento
segundo o eixo de flexo e a altura da
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Propriedades do material: 1. seleccionar No Preprocessor, Props
e
Material
Material Models. 2. propriedades Definir do as material:
Seleccionar Structural Linear elastic isotropic. ( Mdulo de
elasticidade -Ex, Coeficiente de Poisson PRXY). 3. Fechar as
janelas fazendo OK, Material/Exit
Geometria: A definio da geometria da viga passar, inicialmente
pela definio dos pontos e posteriormente definio das linhas. 1Para
se definirem os
pontos, seleccionar Preprocessor Modeling Create Keypoints In
Active CS. 2Atribuir o nmero a cada
ponto e as respectivas coordenadas (x,y) segundo a tabela 1.
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Tabela 1- Coordenadas dos pontos 3N. 1 2 3 4 5 4Coord. x [m]
Coord. y [m] 0 0.675 2*0.675 3*0.675 4*0.675 0 0 0 0 0 Aps colocar
o nmero do ponto e as coordenadas, fazer Apply e avanar para o
prximo ponto at ter criado todos os pontos, fazendo no final
OK.
Para se definirem as linhas, seleccionar Preprocessor
Modeling
Create Lines Straight Line. 5A linha 1 criada seleccionando o
ponto 1 e 2, linha 2 com os pontos 2 e 3,
linha 3 com os pontos 3 e 4, linha 4 com os pontos 4 e 5. Malha
de elementos finitos: Criar a malha de elementos finitos consiste
em efectuar uma diviso da geometria (linhas) em n elementos
finitos. O nmero de elementos com que se divide a geometria funo de
factores como a complexidade da geometria, a maior ou menor variao
da tenso ao longo da geometria, etc.. No existe uma formula, base
que fornea o numero de divises, sendo funo da experincia que cada
um vai obtendo nos diversas anlise que efectue. 1Para criar a
malha,
seleccionar Preprocessor MeshTool, abrindo-se uma nova janela. 3
2Como Nessa janela, definir o 1 4 todas as linhas tm igual 2
numero de divises de cada linha. comprimento, o numero de
divises
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ser igual para todas elas. MeshTool Size Controls Lines Set.
34Seleccionar todas as linhas e fazer OK. Escrever NDIV=10. Neste
momento pode-se criar a malha de elementos finitos. No MeshTool
Mesh, e seleccionar Pick All. Aps efectuar esta operao a malha
de elementos finitos fica completamente definida, aparecendo todos
os elementos criados, distinguidos quer pela sua cor, quer pela sua
numerao. Definio dos apoios: A definio dos apoios da viga passa
pela imposio de deslocamentos e rotaes nulas, quer se trate de
apoios simples, duplos ou encastramentos. Desta forma, tendo a viga
um apoio duplo no ponto n 1 j criado, o deslocamento segundo x e y
ser nulo nesse ponto. O apoio simples, correspondente ao ponto n5
impedir o deslocamento somente segundo y.
1-
necessrio efectuar um
plot do pontos criados em, Utility Menu Plot Keypoints
Keypoints. 2de cada Para obter a numerao ponto, Utility Menu
PlotCtrls Numbering Keypoint numbers On.
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3Apply
Para definir o apoio duplo, Displacement On
seleccionar PreProcessor Loads Keypoints, e seleccionar o ponto
n. 1. 4colocar Value. 0 Seleccionar Ux e Uy, e (zero) em
Displacement
5-
Repetir os passos 3 e 4 para o ponto n. 5, seleccionando somente
Uy.
Foras aplicadas: possvel aplicarem-se foras concentradas, foras
distribudas (Pressure) e momentos, entre outros carregamentos. Quer
as foras concentradas como os momentos podem ser aplicados nos
pontos ou nos ns, gerados aquando da gerao da malha de elementos
finitos. As foras distribudas so aplicadas nas linhas pretendidas
ou nos elementos. As foras concentradas do exemplo em questo,
coincidem com os j criados pontos n. 2, 3, 4, pelo que sero a
aplicadas. 1Em, PreProcessor
Loads Apply Force/Moment On Keypoints, seleccionar os pontos n.
2, 3, 4 e fazer OK. 2fora, Fy. 320000 N. LM ESTiG-IPB 7/15 Colocar
o valor da fora, Seleccionar a direco da
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Fase de Soluo Neste momento o problema encontra-se totalmente
definido, sendo possvel passar fase de resoluo do problema. Nesta
fase so calculados os nveis de tenso instalada em toda a viga,
esforos, deslocamentos, rotaes, etc.
1-
No
Main
Menu,
seleccionar Solution, de onde surge uma nova lista de comandos.
2Em, Solution Write
LS File, digitar 1. 3Em, Solution Solve
Current LS OK.
Aps estes passos dever surgir uma janela com a informao Solution
is Done.
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Fase de Ps-Processamento Nesta fase proceder-se- anlise/obteno
dos resultados obtidos. Para a obteno dos diagramas de esforos
necessrio definir uma tabela em que constam os esforos de cada
elemento. Deve ser feita uma consulta em pormenor ao elemento
BEAM3, do Element Library presente no Help do programa. A possvel
obter em pormenor uma descrio das respectivas tenses e esforos, e
como os obter.
Pela consulta da tabela o diagrama de esforos transversos ser
obtido atravs da definio de uma tabela com o SMISC 2,8. O diagrama
de momentos flectores, atravs da definio de uma tabela com o SMISC
6,12. Tenses mxima e mnimas, atravs do NMISC Para pretendidos;
1Seleccionar, Main Menu se 1,3 e NMISC os 2,4, respectivamente.
obter resultados
General Postproc Element Table Define Table Add.
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2345-
No User Label for item escrever smisc2. Seleccionar By sequence
num SMISC, digitar:2 e fazer Apply. No User Label for item escrever
smisc8. Seleccionar By sequence num SMISC, digitar:8 e fazer
Apply.
Repetir os passos anteriores para os cdigos; SMISC 6,12; NMISC
1,3 e NMISC 2,4, fazendo no final, OK Close.
Diagrama de esforos Transversos: 1General PostProc Plot Results
Line Elem Res, seleccionando o
smisc2 e o smisc8.
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Para se obter um ficheiro de imagem com o diagrama, deve em
primeiro lugar retirar a cor de fundo, em Azul. Utility Menu
PlotCtrls Style Background Display Picture Backgroud.
Posteriormente, Utility Menu PlotCtrls HardCopy To File, onde pode
escolher a exteno do ficheiro assim como o seu nome.
Diagrama de Momentos flectores: 1General PostProc Plot Results
Line Elem Res, seleccionando o
smisc6 e o smisc12.
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Tenses normais mximas: Tenses de traco devidas ao momento
flector, na superfcie inferior da viga. 1General PostProc Plot
Results Line Elem Res, seleccionando o nmisc1 e o nmisc3.
Tenses normais mnimas: Tenses de compresso devidas ao momento
flector, na superfcie superior da viga. 1General PostProc Plot
Results Line Elem Res, seleccionando o nmisc2 e o nmisc4.
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Tenses normais: A distribuio das tenses normais ao longo da seco
transversal da viga, pode ser obtida activando o display dos
elementos, e efectuando o plot das tenses normais. 1Utility Menu
PlotCtrls Style Size and Shape ESHAPE on
2-
Main Menu General PostProc Plot Results Nodal Solution
seleccionando Stress - Sx.
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Deformada/Deslocamentos: A deformada da viga obtida, aps se
desactivar o Display dos elementos, a partir de ; 1Main Menu
General PostProc Plot Results Deformed Shape Def + undeformed.
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Os resultados da anlise, deslocamentos, rotaes, componentes de
tenso, etc., podem ser listados efectuando; 1pretendidos. Utility
Menu List Results Nodal Solution, seleccionando os dados
Concluindo a sua anlise, efectuar SAVE_DB QUIT Save
Everything.
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